二維過渡金屬硫族化合物(TMDs)半導(dǎo)體材料因其可調(diào)的帶隙和高效的載流子輸運(yùn)而被廣泛應(yīng)用于界面反應(yīng)和電子器件。然而,塊體樣品或堆疊的納米片中缺乏完全暴露的活性位點(diǎn)限制了它們的性能。
基于此,東南大學(xué)任元副研究員、陶立教授(共同通訊作者)報(bào)道了通過一步熱硫化(硒化/碲化)具有有序介觀結(jié)構(gòu)兩親性嵌段共聚物/多金屬氧酸鹽簇(BCPs/POMs)納米復(fù)合材料,來構(gòu)建有序介孔TMDs/金屬氧化物(OM-TMDs/MOs)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的通用方法,包括WS2/WO3、WSe2/WO3、WTe2/WO3、MoS2/MoO3和V3S4/V2O3。OM-TMDs/MOs具有高度有序的介孔結(jié)構(gòu),具有高比表面積、大孔徑和異質(zhì)結(jié)構(gòu)框架中豐富的活性邊緣位點(diǎn)。基于OM-WS2/WO3的化學(xué)電阻式氣體傳感器在室溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的NO2傳感性能,具有高靈敏度、超高選擇性(SNO2/Sgas>20)和快速響應(yīng)速度(6 s)。理論研究表明,WS2/WO3異質(zhì)結(jié)構(gòu)和WS2邊緣位點(diǎn)對NO2分子的強(qiáng)吸附能力以及它們之間的高電荷轉(zhuǎn)移有助于傳感器的高選擇性和靈敏度。這種通用方法為有序介孔TMDs基納米材料的合成提供了新的策略,在電子器件、催化、儲能和轉(zhuǎn)化等各種應(yīng)用中顯示出巨大的潛力 。
成果發(fā)表于Small Structures (IF=13.9), 第一作者是東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2022級碩士李振良。
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https://doi.org/10.1002/sstr.202400376
圖1.(a)通過BCPs和POMs團(tuán)簇的共組裝結(jié)合TAC工藝合成有序介孔TMDs/MOs異質(zhì)結(jié)構(gòu)的示意圖,(b)TAC工藝圖。
圖2.有序介孔WS2/WO3的結(jié)構(gòu)表征。(a-c)OM-WS2/WO3-500、(d-f)OM-WS2/WO3-600、(g-i)OM-WS2/WO3-700。
圖3.有序介孔WS2/WO3的結(jié)構(gòu)表征。
圖4.OM-WS2/WO3在室溫下的氣敏性能。
圖5.氣敏機(jī)理研究。
圖6.通過BCPs和POMs的共組裝合成OM-TMDs/MOs異質(zhì)結(jié)構(gòu)的普適性。
來源:材料科學(xué)與工程
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